[논문]다중추돌사고의 재구성 해석: 경험적/해석적 방법과 영상사고기록장치 활용

한인환

doi:10.7470/jkst.2012.30.2.127

초록
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다중추돌사고의 형태는 연쇄 추돌이라고 불리우는 뒤로부터의 순차적인 추돌과 앞으로부터의 순차적인 추돌, 그리고 순서가 섞여 있는 추돌형태로 구분된다. 다중추돌사고에 대하여 몇가지 효과적인 재구성 해석 방안을 제시한다. 브레이크 다이브 등으로 인한 차량 파손과 승객 부상을 활용하는 전통적인 경험적 수법과 강체역학 범주내에서의 이론적인 해석 결과를 구하여 당장에의 실용적인 적용이 가능하도록 하였다. 국내에 보급이 확산되고 있는 영상사고기록장치를 활용하고 시뮬레이션 프로그램 등을 병행 활용하여 다중추돌사고를 효과적으로 해석하는 방안을 제시하였다. 저장 동영상에 대한 단순 직관적인 조사를 넘어설 수 있도록 동영상 분석 결과에 근거한 시뮬레이션 해석을 수행하여 다중추돌사고에 대한 구체적이고 다양한 정보의 획득을 가능하게 하여 원인 규명 및 책임 소재 등을 명확하게 구분할 수 있도록 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Multi-car rear-end collision accidents have three categories: sequential collision from the rear which is commonly referred to as chain reaction collision, sequential collision from the front, and mixed-order collision. This paper suggests several effective methods of reconstruction analysis for mul...

Multi-car rear-end collision accidents have three categories: sequential collision from the rear which is commonly referred to as chain reaction collision, sequential collision from the front, and mixed-order collision. This paper suggests several effective methods of reconstruction analysis for multi-car rear-end collision accidents. First, by incorporating the traditional empirical method which uses vehicle damage caused by brake dive and passenger injuries, with results of theoretical analysis made within mechanics of rigid body, it is made possible for the method to be put to immediate practical use. A methodology to precisely analyze multi-car rear-end collision accidents was suggested using a simulation program simultaneously with a video event data recorder which is starting to be widely used in domestic vehicles. To go beyond the simple intuitive analysis of the video event data recorder, the simulation analysis based on the results of video analysis was executed to acquire various information, so that the causes and responsibility could be clearly stated.

주제어

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문제 정의

이러한 경험적 분석이 현재 보편적으로 활용되고 있기는 하지만, 다중 추돌에 개입된 차량들의 충돌 속도 등에 대해서는 대략적인 추정이 가능할 뿐이며 경우에 따라서는 복수의 사고 시나리오를 제시할 수밖에 없는 한계를 가진다. 따라서, 강체역학 범주 내에서의 이론적인 해석 결과를 구하여 경험적 수법과 함께 당장에의 실용적인 적용이 가능하도록 하였다. 보완적으로 사용하는 해석적 도구는 사고 분석과 관련하여 경험적 방법에서 제시하기 어려운 충돌 관련 정량적 물리량들의 용이한 추정을 가능하게 한다.
본 논문에서는 충돌 구성이 복잡하고 원인 규명이 애매한 다중추돌사고에 대하여 차량 파손과 승객 부상 등을 활용하는 전통적인 경험적 수법과 관련한 해석 사례들을 제시한다. 이러한 경험적 분석이 현재 보편적으로 활용되고 있기는 하지만, 다중 추돌에 개입된 차량들의 충돌 속도 등에 대해서는 대략적인 추정이 가능할 뿐이며 경우에 따라서는 복수의 사고 시나리오를 제시할 수밖에 없는 한계를 가진다.
본 연구에서는 충돌 구성이 복잡하고 원인 규명이 애매한 다중추돌사고 재구성 해석에 대하여 브레이크 다이브 등으로 인한 차량 파손과 승객 부상을 활용하는 전통적인 경험적 수법과 강체역학 범주내에서의 이론적인 해석 결과를 구하여 당장에의 실용적인 적용이 가능하도록 하였다. 다중 추돌사고를 구성하는 기본 단위로서 2중 추돌사고와 다중 추돌의 전형이라고 할 수 있는 3중 추돌 사고에 대한 해석 결과들을 제시하였다.
본 절에서는 상업용 차량을 중심으로 국내 자동차들에 보급이 확산되고 있는 영상 사고기록장치를 활용하고 시뮬레이션 프로그램 등을 보완적으로 활용하여 다중추돌사고를 효과적으로 해석하는 사고 사례 연구 결과를 제시한다. 영상기록장치 동영상들은 블랙박스동호회(2010) 등 인터넷에서 수집되었으며, 본 연구에서 분석한 사례들 중에서 대표적인 두가지를 제시한다.

제안 방법

국내에 보급이 확산되고 있는 영상 사고기록장치를 활용하고 시뮬레이션 프로그램 등을 보완적으로 활용하여 다중추돌사고를 효과적으로 해석하는 두가지 사고 사례 연구 결과를 제시하였다. 영상기록장치 저장 동영상에 대한 단순 직관적인 조사를 넘어설 수 있도록, 동영상 분석에 근거한 시뮬레이션 해석 결과는 복잡한 형태의 다중 추돌사고에 대해서도 사고의 책임 소재와 원인 등을 규명하기 위해 필요한 한층 정확하고 다양한 정보의 획득을 가능하게 한다.
다중 추돌사고를 구성하는 기본 단위로서 2대 차량 추돌사고를 해석하고 전형적인 다중 추돌사고에 그 결과를 바로 활용할 수 있는 3대 차량의 추돌 사고에 대한 해석을 강체역학의 범주내에서 수행한다. 여기서는 충돌과정을 통한 차량 속도변화를 나타내는 ΔV에 대한 해석적인 표현식들을 주로 구하며, 이와 같이 추정하는 ΔV는 차량 탑승객의 부상 및 차량 손상 정도 등을 파악할 수 있는 주요한 단서가 된다.
본 연구에서는 충돌 구성이 복잡하고 원인 규명이 애매한 다중추돌사고 재구성 해석에 대하여 브레이크 다이브 등으로 인한 차량 파손과 승객 부상을 활용하는 전통적인 경험적 수법과 강체역학 범주내에서의 이론적인 해석 결과를 구하여 당장에의 실용적인 적용이 가능하도록 하였다. 다중 추돌사고를 구성하는 기본 단위로서 2중 추돌사고와 다중 추돌의 전형이라고 할 수 있는 3중 추돌 사고에 대한 해석 결과들을 제시하였다. 제시한 해석 결과는 영상 기록 등이 없을 때나 경험적 방법의 한계를 보완하기 위해 필요할 것이다.
다중추돌사고를 구성하는 단위로서 2대 차량 추돌사고를 1대만 주행하는 상황과 2대가 모두 주행하고 있는 상황에 대하여 각각 해석을 수행한다.
동영상 분석을 통한 차량 속도 추정 등의 작업은 최근 교통경찰에서도 수행하고 있다. 영상기록장치에 저장된 동영상 데이터 분석 데이터 등에 근거하여 PC-Crash(Steffan, 2005) 시뮬레이션을 반복적으로 수행하여 영상기록 사고 상황과 적절하게 일치하는 해석 결과를 [Figure 8]과 [Table 2]에 각각 제시하였다. 이는 전형적인 형태의 연쇄 추돌사고로서의 특징들을 잘 보여주고 있다.

대상 데이터

그러나, Fay등(2002)은 북미지역에서 EDR이라고 불리우는 차량용 블랙박스 저장 데이터를 가지고 5중 연쇄추돌사고를 분석한 사례와 활용 방안 등을 제시한 바 있다. 여기서 활용한 정보는 차량 속도, 엔진 RPM, 브레이크 작동여부 등이며 모든 자동차에서 OBD 커넥터 등을 통하여 추출 및 저장이 가능한 아이템들이다.
본 절에서는 상업용 차량을 중심으로 국내 자동차들에 보급이 확산되고 있는 영상 사고기록장치를 활용하고 시뮬레이션 프로그램 등을 보완적으로 활용하여 다중추돌사고를 효과적으로 해석하는 사고 사례 연구 결과를 제시한다. 영상기록장치 동영상들은 블랙박스동호회(2010) 등 인터넷에서 수집되었으며, 본 연구에서 분석한 사례들 중에서 대표적인 두가지를 제시한다.

성능/효과

또한 영상기록장치가 장착되어 있는 차량뿐만이 아니라 영상기록장치에 찍힌 차량도 같은 방법으로 알아볼 수가 있기 때문에 사건 해결에 이용이 가능하다. 두 번째로 영상기록장치 영상은 앞 차량의 영상을 담고 있기 때문에 앞 차량의 후미 등을 이용하여 후미 등이 들어오는 지의 여부에 따라 앞 차량의 제동력 사용 유무를 파악하고 완전한 정지상태가 될 때까지의 시간을 파악함으로서 앞 차량의 속도도 파악이 가능하다. 세 번째로 차량 손상부위를 이용하여 브레이크 다이브를 파악할 수 있는 방법도 있는데 전방 영상기록장치 영상은 앞 차량의 후미를 담고 있기 때문에 추돌이 발생하였을 때 영상기록장치를 장착한 차량과 앞 차량의 차량 손상 부위를 파악할 수 있다.
보완적으로 사용하는 해석적 도구는 사고 분석과 관련하여 경험적 방법에서 제시하기 어려운 충돌 관련 정량적 물리량들의 용이한 추정을 가능하게 한다. 마지막으로, 영상기록장치 저장 동영상에 대한 단순 직관적인 조사를 넘어설 수 있도록 동영상 분석 결과에 근거한 시뮬레이션 해석을 병행하여 다중추돌사고에 대한 보다 정확하고 다양한 정보의 획득을 가능하게 하여 원인 규명 및 책임 소재 등을 명확하게 구분할 수 있도록 하였다.
두 번째로 영상기록장치 영상은 앞 차량의 영상을 담고 있기 때문에 앞 차량의 후미 등을 이용하여 후미 등이 들어오는 지의 여부에 따라 앞 차량의 제동력 사용 유무를 파악하고 완전한 정지상태가 될 때까지의 시간을 파악함으로서 앞 차량의 속도도 파악이 가능하다. 세 번째로 차량 손상부위를 이용하여 브레이크 다이브를 파악할 수 있는 방법도 있는데 전방 영상기록장치 영상은 앞 차량의 후미를 담고 있기 때문에 추돌이 발생하였을 때 영상기록장치를 장착한 차량과 앞 차량의 차량 손상 부위를 파악할 수 있다. 또한 제동력의 유무에 따라 브레이크 다이브가 결정되기 때문에 후미등을 이용하여 앞 차량의 제동력 유무를 파악한다면 쉽게 차량 손상 부위를 파악할 수 있다.
영상기록장치 저장 동영상에 대한 단순 직관적인 조사를 넘어설 수 있도록, 동영상 분석에 근거한 시뮬레이션 해석 결과는 복잡한 형태의 다중 추돌사고에 대해서도 사고의 책임 소재와 원인 등을 규명하기 위해 필요한 한층 정확하고 다양한 정보의 획득을 가능하게 한다. 즉, 저장 동영상의 프레임별 분석을 가지고 차량들의 대략적인 속도 및 거리 등을 추정하고 반복 시뮬레이션을 통하여 실제 사고 상황에 근접하는 결과를 얻을 수 있다. EDR과 같은 차량용 사고기록 장치가 장착되어 각종 속도 및 가속도 그리고 제동 여부 등의 추가적인 정보의 확보가 이루어진다면, 반복 시뮬레이션의 횟수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 사고 조사의 목적을 뛰어 넘는 훨씬 정교한 재현이 가능할 수 있다.

후속연구

즉, 저장 동영상의 프레임별 분석을 가지고 차량들의 대략적인 속도 및 거리 등을 추정하고 반복 시뮬레이션을 통하여 실제 사고 상황에 근접하는 결과를 얻을 수 있다. EDR과 같은 차량용 사고기록 장치가 장착되어 각종 속도 및 가속도 그리고 제동 여부 등의 추가적인 정보의 확보가 이루어진다면, 반복 시뮬레이션의 횟수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 사고 조사의 목적을 뛰어 넘는 훨씬 정교한 재현이 가능할 수 있다.
충돌전의 제동 여부 등을 결정하기 위하여, Ray 등(2006)은 브레이크 다이브 양을 실험을 통하여 구한 바 있다. 이러한 실험 데이터나 혹은 간략한 이론적 분석과 더불어 적절한 브레이크 다이브 양의 측정이 이루어진다면 제동 운동을 포함하여 정확한 충돌 속도 등의 추정이 가능할 수도 있다.
다중 추돌사고를 구성하는 기본 단위로서 2중 추돌사고와 다중 추돌의 전형이라고 할 수 있는 3중 추돌 사고에 대한 해석 결과들을 제시하였다. 제시한 해석 결과는 영상 기록 등이 없을 때나 경험적 방법의 한계를 보완하기 위해 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	다중 추돌사고는 어떤 사고인가?	다중 추돌사고는 일직선으로 상대 속도를 가지는 차량들 사이의 충돌사고이다. 다중 추돌사고의 형태는 대개 3가지로 구분할 수 있다(Nystrom, 2010).
	다중 추돌사고의 형태는 어떻게 구분되는가?	다중 추돌사고의 형태는 대개 3가지로 구분할 수 있다(Nystrom, 2010). 첫째, 흔히 연쇄 추돌(Chain Reaction Collision)이라고 불리우는 뒤로부터의 순차적인 추돌과 둘째 앞으로부터의 순차적인 추돌, 그리고 마지막으로 순서가 섞여 있는 다소 복잡한 추돌형태로 구분된다. 일반적으로 저속 추돌은 추돌과정에서 운동에너지를 소모하게 되고, 작은 규모의 운동량 교환이 이루어져 통상 3중 이내의 추돌에 그치고 4중 이상의 다중 추돌로 이어지기 어려우나, 속도가 높은 상태에서의 추돌은 4중이상의 다중 추돌사고가 발생할 가능성이 높다.
	다중추돌 사고의 통상적인 해석은 주로 무엇에 의존해 왔는가?	다중추돌 사고의 통상적인 해석은 승객 부상과 차량 파손 흔적 등 사고 현장에서 수집한 증거들과 목격자나 사고 당사자들의 진술에 근거한 사고조사자의 경험적인 수법에 주로 의존해 왔다. 그러나, 국내에서는 수년전부터 상용차량들을 중심으로 장착되기 시작한 영상 사고기록장치를 활용하여 보다 직관적이고도 정확한 사고 원인규명과 해석이 가능하게 되었다.

참고문헌 (13)

Nystrom, G. A.(2010), Analysis of Multi-Vehicle Rear-End Accidents, SAE Paper 2010-01-0055.
Han, I.(2007), Nonlinear Continuous Contact Force Model for Low-Speed Front-to-Rear Vehicle Impact, Journal of Automobile Engineering (Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part D), Vol.221, No.10, pp.1197-1208.
Han, I.(2007), Patent Analysis and Standardization Methods of Automobile Black Box Technology, Journal of Korean Society of Transportation, Vol.25, No.3, Korean Society of Transportation, pp.29-43.
Korean Agency for Technology and Standards (2007), System for Accident Data Recording (KS R 5076), Ministry of Knowledge Economy.
Korean Agency for Technology and Standards (2011), Video Data Recording Systems for Road Vehicle Accidents(KS R 5078), Ministry of Knowledge Economy.
Park, S.(2010), Private Communication (2010.07-09).
Ray, S. P., Newbery, T. M. and Koziol, J. A.(2006), Quantifying the Change in Ride Height Due to Braking: Brake Dive Test Data, SAE Paper 2006-01-1563.
Jewkes, D. B.(2001), Reconstruction of Accident Severity in a Multiple Vehicle Collision, SAE Paper 2001-01-1283.
Han, I.(1998), Impact Analysis for Vehicle Accident Reconstruction, Trans. of Korea Society of Automotive Engineers, Vol.6, No.2, pp.178-190.
Lin, Q., Feng, R., Cheng, B., Lai, J., Zhang, H. and Mei, B.(2008), Analysis of Causes of Rear-end Conflicts Using Naturalistic Driving Data Collected by Video Drive Recorders, SAE Paper 2008-01-0522.
Fay, R., Robinette, R., Deering, D. and Scott, J.(2002), Using Event Data Recorders in Collision Reconstruction, SAE Paper 2002-01-0535.
Black Box Club(2010), Black Box Club (http://cafe.naver.com/blackboxclub).
Steffan, D.(2005), PC-Crash Operating Manual, Macinnis Engineering Associates.

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